3D打印“微型鱼”化学反应驱动“游泳”

美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员利用新的3D打印技术，开发出能够在液体中游泳并具有多种用途的微型机器人。这种被称为“微型鱼”的机器人，可通过过氧化氢的化学反应以及磁力来驱动控制，能实现排毒、遥感和定向给药等多种功能。

新的“微型鱼”制造技术基于一种快速、高分辨率的3D打印技术——微尺度连续光打印(μCOP)，该技术在速度、可扩展性、精度和灵活性方面都具有一定优势，可在几秒钟内打印数百个120微米长、30微米厚的“微型鱼”。

微尺度连续光打印技术的核心是数字微镜装置(DMD)芯片,它包含大约200万个数字微镜。每个微镜均可分别控制，向感光材料发射紫外线，感光材料暴露在紫外线光下会固化，可形成想获得的形状。这使得研究人员可以很容易地设计出如鲨鱼或蝠鲼等不同形状的“微型鱼”。3D技术使用感光材料层层打印,可将功能纳米粒子打印到“微型鱼”身体的特定位置。这种方法不仅能够非常容易地制造不同类型的微型机器人，还可测试不同功能的纳米粒子。

以可在含有过氧化氢的溶液中游动的“微型鱼”为例，纳米工程师能够方便地将不同功能的纳米粒子放进“微型鱼”身体的某一部位：在鱼尾打印铂纳米粒子,可与过氧化氢发生化学反应，从而作为燃料推动“微型鱼”前进;在鱼头部打印氧化铁纳米粒子，可以通过氧化铁的磁性控制其转向。通过改变“微型鱼”的形状，以及调整过氧化氢的使用量，研究人员能够控制“微型鱼”在液体中的游泳速度。

研究人员表示，通过这种方法,可以整合“微型鱼”的不同功能以适用于广泛的应用。实验显示，在将毒素和纳米粒子整合到“微型鱼”身体中后，可使“微型鱼”具有解毒和毒素传感器双重功能;而如将药物封装到“微型鱼”体内，可实现药物定向传递。

研究人员希望下一步开发出更精密、操作更安全的微型手术机器人。相关研究成果发表在近期出版的《先进材料》杂志上。